一天兩千次余震如何監(jiān)測(cè)？阿里云啟動(dòng)地震AI大賽

余震阿里云 AI

大文 | 2017-05-25 18:07

【數(shù)據(jù)猿導(dǎo)讀】如何迅速、準(zhǔn)確的捕捉到余震并定位震中？人工智能對(duì)這一課題發(fā)起了挑戰(zhàn)。

2008年5月12日，四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣映秀鎮(zhèn)附近發(fā)生里氏8.0級(jí)大地震，造成了嚴(yán)重的人員傷亡，舉國(guó)齊哀。在隨后的救援和重建工作中，余震仍在不斷發(fā)生。截止到2010年2月10日12時(shí)，據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心測(cè)定，汶川地區(qū)共發(fā)生72046次余震，其中4.0級(jí)以上余震311次，還引發(fā)了泥石流等災(zāi)害險(xiǎn)情。對(duì)余震的檢測(cè)也成為了地震學(xué)的重要課題。如何迅速、準(zhǔn)確的捕捉到余震并定位震中？人工智能對(duì)這一課題發(fā)起了挑戰(zhàn)。

5月23日，在云棲大會(huì)·成都峰會(huì)上，中國(guó)地震局地球物理研究所聯(lián)合阿里云天池平臺(tái)，啟動(dòng)首個(gè)地震AI大賽——余震捕捉AI大賽。大賽向全球發(fā)出邀請(qǐng)，聚集全球工程師的智能算法，對(duì)余震震源的定位捕捉這一課題開(kāi)展了研究。

中國(guó)地震局地球物理研究所為本次天池大賽提供四川地區(qū)10個(gè)地震臺(tái)站、汶川大地震前后5個(gè)月的地震波形數(shù)據(jù)。參賽選手通過(guò)包括數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等自由選用算法，檢測(cè)出中小型余震的信號(hào)，以最快的速度確定余震震源。中國(guó)地震局地球物理研究所副主任房立華博士表示：“用人工智能檢測(cè)余震震源，是中國(guó)乃至世界科學(xué)界尚未觸及的題目。”

中國(guó)地震局地球物理研究所副所長(zhǎng)張東寧告訴數(shù)據(jù)猿，余震識(shí)別的本質(zhì)是數(shù)字信號(hào)處理。在地震發(fā)生后，分布各地的地震監(jiān)測(cè)站會(huì)將檢測(cè)儀器產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，用于確定地震的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度，為災(zāi)后救援提供指導(dǎo)。隨著數(shù)字化程度越來(lái)越高，對(duì)地震監(jiān)測(cè)和發(fā)布的速度也越來(lái)越快。2008年汶川地震時(shí)，對(duì)地震進(jìn)行參數(shù)測(cè)定花了20分鐘，而2013年蘆山地震（即雅安地震）時(shí)僅僅花了50秒。

但與主震不同的是，余震產(chǎn)生的數(shù)據(jù)非常復(fù)雜。主震發(fā)生后，斷層上的應(yīng)力分布會(huì)產(chǎn)生改變，在應(yīng)力再調(diào)整的過(guò)程中就造成一系列的余震，汶川地震后一天內(nèi)就發(fā)生了2000多次余震。目前的余震識(shí)別依然主要依靠人工檢測(cè)。地震發(fā)生后，主震和余震、余震和余震產(chǎn)生的波形信號(hào)相互干擾，部分監(jiān)測(cè)站失去聯(lián)系，搶通路段導(dǎo)致的塌方等“噪音”都會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)到的余震信息非常不準(zhǔn)確。為了保證余震信息的準(zhǔn)確性，地震監(jiān)測(cè)部門不得不對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工檢測(cè)，耗時(shí)耗力，無(wú)法為救災(zāi)防災(zāi)提供指導(dǎo)。

為改變這種狀況，中國(guó)地震局地球物理研究所與阿里云合作，為本次天池大賽提供了四川地區(qū)10個(gè)地震臺(tái)站、汶川大地震前后5個(gè)月的地震波形數(shù)據(jù)。參賽選手將通過(guò)包括數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等自由選用算法，檢測(cè)出中小型余震的信號(hào)，以最快的速度確定余震震源。

此次比賽將由中國(guó)地震局地球物理研究所、中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心和中國(guó)科技大學(xué)等單位的專家組成評(píng)審團(tuán)，為大賽提供學(xué)術(shù)支持，并參與賽程中的關(guān)鍵賽點(diǎn)，提供專業(yè)的地震學(xué)領(lǐng)域的指導(dǎo)及評(píng)判。此外，大賽獲得國(guó)家發(fā)改委、工信部、中央網(wǎng)信辦等指導(dǎo)和支持。

阿里云天池平臺(tái)是全球最大的大數(shù)據(jù)賽事平臺(tái)。此次大賽第一賽季總獎(jiǎng)金池共35萬(wàn)，天池官網(wǎng)將于5月23日開(kāi)放報(bào)名。冠軍團(tuán)隊(duì)除了能得到獎(jiǎng)金，此次大賽結(jié)果還有望在直接用于中國(guó)地震局地球物理研究所業(yè)務(wù)系統(tǒng)中應(yīng)用。

實(shí)際上，早在2016年10月，阿里云和中國(guó)地震局地球物理研究所就已有合作。中國(guó)地震局地球物理研究所利用阿里云的批量計(jì)算和對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)解決了噪聲互相關(guān)計(jì)算中計(jì)算瓶頸，使原來(lái)耗時(shí)近一年的計(jì)算任務(wù)在不到三天的時(shí)間內(nèi)完成，成為中國(guó)地震局地球物理研究所使用云計(jì)算的第一次嘗試。

中國(guó)地震局地球物理研究所副所長(zhǎng)張東寧表示，未來(lái)還計(jì)劃將地震預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)也作為合作項(xiàng)目，為減少地震帶來(lái)的傷亡做更大的努力。（大文）

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